(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵操作によって回転する入力軸と出力軸とを連結する連結軸が受けるトルクを磁気検出方向を互いに逆向きにした一対の磁気検出素子によって検出するトルク検出部と、
前記トルク検出部の前記一対の磁気検出素子によって前記連結軸の回転基準位置を検出する回転基準位置検出部と、
を備えるトルクインデックスセンサにおいて、
前記回転基準位置検出部は、前記連結軸の周方向に同一の磁極が対向するように設けられた一対の磁石と、
前記一対の磁石と前記一対の磁気検出素子の間に位置し、前記連結軸と一体に回転するように設けられ、前記回転基準位置で前記一対の磁石の磁路を形成するための回転側磁性部品と、
前記一対の磁気検出素子の間に設けられ、前記回転側磁性部品からの磁束を前記一対の磁気検出素子に均等に流すための固定側磁性部品と、
を備えることを特徴とするトルクインデックスセンサ。
【請求項２】
前記トルク検出部は、
前記入力軸に設けられ、周方向にＮ極とＳ極が所定のピッチで交互に配置された円筒状の磁石であるトルク検出用磁石と、
前記出力軸に設けられると共に前記トルク検出用磁石の周囲を覆うように設けられて前記連結軸のトルクに応じてトルク検出用磁石からの磁束を導入する上下一対の磁気ヨークと、
前記上下一対の磁気ヨークの外周に間隔を隔てて固定して設けられると共にその上下一対の磁気ヨークからの磁束を導入する上下一対の集磁リングと、
前記上下一対の集磁リング間の外周の周方向に並べて配置された前記一対の磁気検出素子をそれぞれ上下方向から挟むように設けられ前記上下一対の集磁リングに導入された磁束を前記一対の磁気検出素子にそれぞれ集磁するための上下一対の近接部と、
を備えることを特徴とする請求項１記載のトルクインデックスセンサ。
【請求項３】
前記固定側磁性部品は、
前記一対の磁気検出素子の中間で、かつ、前記回転側磁性部品の回転軌道の上方に設けられ、前記回転側磁性部品からの磁束を導入する縦延出部と、
前記縦延出部の上端部で上部の集磁リングに沿って前記磁気検出素子上に延出された第１の横延出部と、
前記第１の横延出部の下方で２つの前記磁気検出素子に向かって前記第１の横延出部と平行に、かつ、第１の横延出部より短く形成された第２の横延出部と、  からなる請求項１又は２記載のトルクインデックスセンサ。
【請求項４】
対向する前記一対の磁石間に、前記回転側磁性部品に磁束を誘導するための磁石間磁性部品が配置された請求項１〜３いずれかに記載のトルクインデックスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクセンサとインデックスセンサの機能を併せ持つコンパクトなトルクインデックスセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の電動パワーステアリング装置は、運転者が操舵操作を行うステアリングホイールと、ステアリングホイールにより回転される入力軸と、入力軸の回転によりトルク（操舵トルク）が加えられる連結軸（トーションバー）と、連結軸に加えられたトルクにより回転される出力軸と、連結軸に加えられたトルクを検出するトルクセンサと、トルクセンサが検出する操舵トルクに応じて駆動される操作補助用モータと、を備え、出力軸に連結された舵取構造に操作補助用モータの駆動力を伝えることにより、運転者の操舵操作を補助するようになっている。
【０００３】
また、電動パワーステアリング装置においては、操舵トルクと共に、操舵操作に伴って変化する操舵用の車輪の向き（操舵角）も操舵角センサにより検出する必要がある。
【０００４】
トルクセンサと操舵角センサとが一体型となっているものに、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１には、トルクセンサに関し、入力軸に設けられＮ極及びＳ極が周方向に交互に並設された多極磁石からなる円筒磁石と、出力軸に設けられ円筒磁石の磁場内に配置されて磁気回路を形成する一対の磁性材料性のヨークリングと、ヨークリングと磁気結合しヨークリングからの磁束を誘導することにより磁束を集める一対の磁性材料性の集磁リングと、集磁リングが誘導した磁束を検出する磁気検出素子（磁気センサ）とを備え、磁気検出素子の出力に基づいて、連結軸に加えられるトルクを検出することが記載されている。また、操舵角センサに関しては、出力軸と平行に位置する２つの軸の周りに出力軸の回転に連動して回転する互いに歯数の異なる１対の歯車と、それぞれの歯車の回転角度を検出する複数の磁気検出素子とを備え、各磁気検出素子によって検出されたそれぞれの回転角度の組み合わせに基づいて、操舵角の検出を行うことが記載されている。特許文献１に記載されているような操舵角センサを機械式操舵角センサという。
【０００５】
特許文献１のような機械式操舵角センサのほかに、別方式として、出力軸の回転位置に基準位置を定め、出力軸が回転基準位置にあることを検出（インデックス）することで出力軸の回転数を検出して操舵角の検出に利用するインデックス式操舵角センサがある。例えば、電動パワーステアリング装置には、操作補助用モータが備えられており、操作補助用モータの回転角に基づいて出力軸の相対角度を得ることができるが、インデックス式操舵角センサを用いた場合は、この操作補助用モータから得られる出力軸の相対角度と、出力軸が回転基準位置にあることを検出することで検出される出力軸の回転数とに基づいて出力軸の絶対角を得ることによって、操舵角の検出を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６９２８１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４４６２号公報
【特許文献３】特開２００５−６９９２８号公報
【特許文献４】特開２００３−１４９０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、インデックス式操舵角センサの技術に着目し、電動パワーステアリング装置に、トルクセンサとインデックス式操舵角センサ用のインデックスセンサとを併設しようと考えた。
【０００８】
しかし、単に、トルクセンサとインデックスセンサとを併設したのでは、二つのセンサを併設しただけに過ぎず、部品点数が多くなるだけでなく、コンパクト化がなされないという課題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、トルクセンサとインデックスセンサの機能を併せ持ち、部品点数の削減及びコンパクト化に寄与することが可能なトルクインデックスセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は、操舵操作によって回転する入力軸と出力軸とを連結する連結軸が受けるトルクを磁気検出方向を互いに逆向きにした一対の磁気検出素子によって検出するトルク検出部と、前記トルク検出部の前記一対の磁気検出素子によって前記連結軸の回転基準位置を検出する回転基準位置検出部と、を備えるトルクインデックスセンサにおいて、前記回転基準位置検出部は、前記連結軸の周方向に同一の磁極が対向するように設けられた一対の磁石と、前記一対の磁石と前記一対の磁気検出素子の間に位置し、前記連結軸と一体に回転するように設けられ、前記回転基準位置で前記一対の磁石の磁路を形成するための回転側磁性部品と、前記一対の磁気検出素子の間に設けられ、前記回転側磁性部品からの磁束を前記一対の磁気検出素子に均等に流すための固定側磁性部品と、を備えるトルクインデックスセンサである。
【００１１】
前記トルク検出部は、前記入力軸に設けられ、周方向にＮ極とＳ極が所定のピッチで交互に配置された円筒状の磁石であるトルク検出用磁石と、前記出力軸に設けられると共に前記トルク検出用磁石の周囲を覆うように設けられて前記連結軸のトルクに応じてトルク検出用磁石からの磁束を導入する上下一対の磁気ヨークと、前記上下一対の磁気ヨークの外周に間隔を隔てて固定して設けられると共にその上下一対の磁気ヨークからの磁束を導入する上下一対の集磁リングと、前記上下一対の集磁リング間の外周の周方向に並べて配置された前記一対の磁気検出素子をそれぞれ上下方向から挟むように設けられ前記上下一対の集磁リングに導入された磁束を前記一対の磁気検出素子にそれぞれ集磁するための上下一対の近接部とを備えてもよい。
【００１２】
前記固定側磁性部品は、前記一対の磁気検出素子の中間で、かつ、前記回転側磁性部品の回転軌道の上方に設けられ、前記回転側磁性部品からの磁束を導入する縦延出部と、前記縦延出部の上端部で上部の集磁リングに沿って前記磁気検出素子上に延出された第１の横延出部と、前記第１の横延出部の下方で２つの前記磁気検出素子に向かって前記第１の横延出部と平行に、かつ、第１の横延出部より短く形成された第２の横延出部とからなってもよい。
【００１３】
対向する前記一対の磁石間に、前記回転側磁性部品に磁束を誘導するための磁石間磁性部品が配置されてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、共通の部材を使用してトルクセンサとインデックスセンサの機能を併せ持つので、部品点数が少なく、コンパクトなトルクインデックスセンサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態を示すトルクインデックスセンサの回転基準位置における側面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図１の斜視図である。
【図４】本発明のトルクインデックスセンサのトルク検出部の分解説明図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、図４におけるトルク検出用磁石と検出ヨークとの回転位置ずれに応じて磁束が変化することを説明するためのイメージ図である。
【図６】本発明においてトルク検出に係る磁束を説明するための磁気検出素子付近の拡大側面図である。
【図７】本発明において連結軸が受けるトルクと磁気検出素子の出力との関係を示したトルク対磁気検出出力特性図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係り、固定側磁性部品から磁気検出素子への磁束の流れを示す図である。
【図９】図８の固定側磁性部品のサイズの一例を示す図である。
【図１０】回転軸の１回転における磁気検出素子の出力電圧（電圧比）の変化を示したグラフである。
【図１１】（ａ）は図２の磁石の向きを変更したことを示す図、（ｂ）は図２の磁石間に磁性部品を設けたことを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】
図１は本実施の形態に係るトルクインデックスセンサの回転基準位置における側面図、図２は図１の正面図、図３は斜視図である。また、図４はトルク検出部の分解説明図である。なお、図２〜４では、後述する回転軸及び樹脂を省略している。
【００１８】
図１〜４に示されるように、本発明のトルクインデックスセンサ１は、操舵操作によって回転する入力軸（図示しない）と出力軸（図示しない）とを連結する連結軸２が受けるトルクを磁気検出方向を互いに逆向きにした一対の磁気検出素子３ａ，３ｂによって検出するトルク検出部４と、トルク検出部４の一対の磁気検出素子３ａ，３ｂによって連結軸２の回転基準位置を検出する回転基準位置検出部５と、を備えるトルクインデックスセンサにおいて、回転基準位置検出部５は、連結軸２の周方向に同一の磁極が対向するように設けられた一対の磁石６と、一対の磁石６と一対の磁気検出素子３ａ，３ｂの間に位置し、連結軸２と一体に回転するように設けられ、回転基準位置で一対の磁石６の磁路を形成するための回転側磁性部品７と、一対の磁気検出素子３ａ，３ｂの間に設けられ、回転側磁性部品７からの磁束を一対の磁気検出素子３ａ，３ｂに均等に流すための固定側磁性部品８と、を備える。
【００１９】
入力軸と、出力軸と、連結軸２とで、回転軸５０が構成される。
【００２０】
トルク検出部４は、図１〜４に示されるように、入力軸に取り付けられたトルク検出用磁石４１と、出力軸に取り付けられてトルク検出用磁石４１の周囲を覆うように非接触で囲む上下一対の検出ヨーク４２ａ，４２ｂと、各検出ヨーク４２ａ，４２ｂの外周に間隔を隔てて非接触で囲む上下一対の集磁リング９ａ，９ｂと、集磁リング９ａ，９ｂそれぞれの周方向に先端部を径方向外向きに他方の集磁リングに近づくようにそれぞれ取り付けられて集磁リング９ａ，９ｂ間の外周に設けられた磁気検出素子３ａ，３ｂをそれぞれ挟む上下一対の近接部１０ａ，１０ｂと、を備える。集磁リング９ａ，９ｂ、近接部１０ａ，１０ｂ及び磁気検出素子３ａ，３ｂは樹脂１１で一体にモールドされる。
【００２１】
トルク検出用磁石４１は、複数のＮ極とＳ極とが周方向に所定のピッチで交互に配置された円筒状磁石である。トルク検出用磁石４１は、入力軸と同軸で、入力軸と一体的に回転する。なお、図１〜３では、トルク検出用磁石４１を省略している。
【００２２】
検出ヨーク４２ａ，４２ｂは、トルク検出用磁石４１から適宜な狭い間隙を隔ててトルク検出用磁石４１の外周に間隔を隔てて非接触で囲む円環に、トルク検出用磁石４１における同一磁極の配置ピッチと同じピッチで複数の爪４３ａ，４３ｂが形成されてなる。爪４３ａは検出ヨーク４２ａに、爪４３ｂは検出ヨーク４３ｂにそれぞれ形成される。各検出ヨーク４２ａ，４２ｂは、互いに軸方向に異なる位置に配置される。検出ヨーク４２ａ，４２ｂは、出力軸と同軸で、出力軸と一体的に回転する。
【００２３】
検出ヨーク４２ａ，４２ｂは、二等辺三角形状の爪４３ａ，４３ｂを互いに周方向に半ピッチ（トルク検出用磁石４１における同一磁極の配置ピッチの半分のピッチ）ずつずらせて出力軸に対して同軸に取り付けられる。検出ヨーク４２ａ，４２ｂは、トルク検出用磁石４１からの磁束を連結軸２の捩れ変形に応じて異なる分布で導くためのものである（図５参照）。
【００２４】
一対の磁気検出素子３ａ，３ｂは、磁気検出方向を互いに逆向きにして設けられる。つまり、図４の円内拡大図に示されるように、一方の磁気検出素子３ａは、検出面Ｆ（検知部１３ａ）が一方の近接部１０ｂに臨ませて配置され、他方の磁気検出素子３ｂは、検出面Ｆ（検知部１３ｂ）が他方の近接部１０ａに臨ませて配置される。２つの磁気検出素子３ａ，３ｂは、連結軸２の軸方向の同じ位置に周方向に並べて配置されているが、検出面Ｆの軸方向位置が異なる。
【００２５】
さて、本実施の形態に係る回転基準位置検出部５は、磁気検出素子３ａ，３ｂの間の下方に設けられたインデックス用の一対の磁石６と、連結軸２（出力軸）の回転に伴って回転する回転側磁性部品７と、トルク検出部４に設けられた固定側磁性部品８と、を備える。
【００２６】
インデックス用の一対の磁石６は、磁気検出素子３ａ，３ｂの下方で、かつ、連結軸２の周方向（連結軸２の接線と平行な方向）に同一の磁極が対向するように設けられる。図２，３では、Ｎ極同士を対向させた場合を示しているが、Ｓ極同士を対向させてもよい。一対の磁石６の磁石としては、同一の磁石を２つ用いることができる。
【００２７】
回転側磁性部品７は、一対の磁石６と一対の磁気検出素子３ａ，３ｂの間に位置し、連結軸２（出力軸）と一体に回転するように設けられると共に、回転基準位置で一対の磁石６の磁路を形成するように設けられる。回転側磁性部品７は、連結軸２の軸方向に延びる棒状体からなる。回転側磁性部品７は、連結軸２（出力軸）が１回転する間に１回のみ（回転軸５０が回転基準位置にあるときに）一対の磁石６と磁気検出素子３ａ，３ｂの間に位置するように設けられる。つまり、回転側磁性部品７は、連結軸２が１回転する間に１回のみ（回転軸５０が回転基準位置にあるときに）後に詳述する固定側磁性部品８と近接／離反するように設けられる。
【００２８】
回転軸５０の出力軸にはカラー１２が設けられる。回転基準位置検出部５のカラー１２は、回転軸５０に取り付けられた回転軸５０と同軸の円筒であり、回転軸５０の回転に随伴して回転する。カラー１２は、軸方向に適宜な厚さを有する。回転側磁性部品７は、回転軸５０の出力軸にカラー１２と共に樹脂１４でモールドされ、回転軸５０の回転に伴い、カラー１２と共に回転するようにされる。
【００２９】
固定側磁性部品８は、一対の磁気検出素子３ａ，３ｂの中間で連結軸２の軸方向に沿って上下に延び、かつ、回転側磁性部品７の回転軌道の上方に設けられる縦延出部（幅狭部）３１と、縦延出部３１の上端部で上部の集磁リング９ａに沿って一対の磁気検出素子３ａ，３ｂ上に延出された第１の横延出部（第１幅広部）３２と、第１の横延出部３２の下方で、２つの磁気検出素子に向かって第１の横延出部３２と平行に、かつ、第１の横延出部３２より短く形成された第２の横延出部（第２幅広部）３３とからなる。
【００３０】
固定側磁性部品８の縦延出部３１と回転側磁性部品７は、略同じ太さとしてもよい。また、固定側磁性部品８の第１の横延出部３２，第２の横延出部３３も縦延出部３１と同じ太さとしてもよい。
【００３１】
第１の横延出部３２及び第２の横延出部３３は、縦延出部３１に対して左右対称に延出されるのが好ましい。縦延出部３１は、回転側磁性部品７からの磁束を第２の横延出部３３と第１の横延出部３２へと導くためのものである。第２の横延出部３３は、この磁束を磁気検出素子３ａ，３ｂの側面に導くためのものである。第１の横延出部３２は、回転側磁性部品７からの磁束が磁気検出素子３ａ，３ｂを上下対称（上下均等）に通過するために設けられるものであり、第２の横延出部３３より長く、磁気検出素子３ａ，３ｂの上方を覆うように形成される。このように、固定側磁性部品８は、回転側磁性部品７からの磁束を導入し、磁気検出素子３ａ，３ｂに均等に流すために設けられる。
【００３２】
また、磁気検出素子３ａ，３ｂに磁束を通過させやすくするために、連結軸２（出力軸）が回転基準位置にあるときの一対の磁石６と回転側磁性部品７、及び回転側磁性部品７と固定側磁性部品８の距離を、なるべく短くするとよい。
【００３３】
トルクインデックスセンサ１の動作について説明する。
【００３４】
まず、トルク検出部４の動作について図５（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００３５】
図５（ａ）に示されるように、ステアリングホイールが操舵操作されておらず連結軸２がトルクを受けていない中立状態では、検出ヨーク４２ａ，４２ｂは、それぞれの爪４３ａ，４３ｂの先端がトルク検出用磁石４１のＮ極とＳ極の境界を指す。これにより、検出ヨーク４２ａにおいても検出ヨーク４２ｂにおいても爪４３ａ，４３ｂがトルク検出用磁石４１のＮ極に対向する面積とＳ極に対向する面積とが等しくなり、検出ヨーク４２ａ，４２ｂ共に、爪４３ａ，４３ｂを介してＮ極から入る磁束とＳ極へ出る磁束とが等しくなるので、検出ヨーク４２ａ，４２ｂ間には、磁束は生じない。
【００３６】
図５（ｂ）に示されるように、ステアリングホイールが操舵操作されて連結軸２がトルクを受けているトルク付加状態では、連結軸２に捩れ変形が生じることにより、入力軸に取り付けられているトルク検出用磁石４１と出力軸に取り付けられている検出ヨーク４２ａ，４２ｂとの周方向の相対位置が変化する。検出ヨーク４２ａでは、爪４３ａがＮ極に対向する面積がＳ極に対向する面積よりも大きくなる。よって、爪４３ａを介してＮ極から入る磁束が爪４３ａを介してＳ極に出る磁束よりも大きくなる。検出ヨーク４２ｂでは、逆に爪４３ｂがＮ極に対向する面積がＳ極に対向する面積よりも小さくなる。よって、爪４３ｂを介してＮ極から入る磁束が爪４３ｂを介してＳ極に出る磁束よりも小さくなる。その結果、検出ヨーク４２ａ，４２ｂに磁気の極性の差異が発生し、検出ヨーク４２ａ，４２ｂ間に磁束が生じる。この磁束が集磁リング９ａ，９ｂによって導かれ、近接部１０ａ，１０ｂに集められる。
【００３７】
その結果、図６に示されるように、２つの近接部１０ａ，１０ｂ間に磁束が発生する。発生した磁束の密度（磁束密度）は、２つの磁気検出素子３ａ，３ｂでそれぞれ検出される。このとき、図５（ａ）の状態から図５（ｂ）の状態に変化する間の２つの近接部１０ａ，１０ｂ間の磁束密度は、トルク検出用磁石４１と検出ヨーク４２ａ，４２ｂとの周方向の位置ずれ、すなわち連結軸２の捩れ変形の大きさに比例する。すなわち、磁気検出素子３ａ，３ｂの出力は、連結軸２が受けるトルクに比例する。
【００３８】
図７に、連結軸２が受けるトルクに対するそれぞれの磁気検出素子３ａ，３ｂの出力Ｖtの変化を示す。ただし、回転側磁性部品７が磁気検出素子３ａ，３ｂから十分に離れており、一対の磁石６を通じた回転側磁性部品７からの磁束の影響はないものとする。磁気検出素子３ａ，３ｂは検出した磁束密度を電圧として出力するため、トルクに比例した出力Ｖtが得られる。連結軸２がトルクを受けていない中立状態のときの出力Ｖtの値をＶoffとする。２つの磁気検出素子３ａ，３ｂは、検出方向が互いに逆方向であるため、検出される出力の増減方向が逆方向となる。すなわち、検出方向が基端方向（図４の上方向）である磁気検出素子３ｂの出力のグラフが右上がりであるとすると、検出方向が先端方向（図４の下方向）である磁気検出素子３ａの出力のグラフが右下がりとなる。
【００３９】
このようにして、トルク検出部４は、トルクを表す信号を検出することができる。
【００４０】
次に、回転基準位置検出部５の動作について説明する。
【００４１】
連結軸２（出力軸）が回転基準位置にあるとき、回転側磁性部品７は、固定側磁性部品８の縦延出部３１の下方に位置し、インデックス用の一対の磁石６から磁気検出素子３ａ，３ｂへ導かれる磁束が最大となる。
【００４２】
ここで、図８に、一対の磁石６から生じ回転側磁性部品７を通過した磁束が、固定側磁性部品８から磁気検出素子３ａ，３ｂへ流れる磁路を示す。回転側磁性部品７からの磁束は、固定側磁性部品８の縦延出部３１の下方から上方へ向かい、第２の横延出部３３と第１の横延出部３２とで左右均等に分かれる。第２の横延出部３３を通る磁束は磁気検出素子３ａ，３ｂの側面から導入され、磁気検出素子３ａ，３ｂを上下対称に通過する。固定側磁性部品８の各寸法（第１の横延出部３２及び第２の横延出部３３の長さなど）は、磁気検出素子３ａ，３ｂを磁束が上下対称に通過するように決められる。図９に、固定側磁性部品８のサイズの一例を示す。この場合、例えば、１対の磁石６はそれぞれ２×２×６ｍｍ、回転側磁性部品７は１×１×８ｍｍ、固定側磁性部品８は厚さ１ｍｍに形成される。
【００４３】
このような磁路が形成されるのは、回転側磁性部品７が回転基準位置に近づいた状態でもおおむね同じであるが、連結軸２（出力軸）が回転基準位置にある図１〜３の状態において回転側磁性部品７が磁気検出素子３ａ，３ｂに磁束を導く固定側磁性部品８に最も接近しているため、磁気検出素子３ａ，３ｂに与えられる磁束密度が最も大きくなる。
【００４４】
回転基準位置検出部５では、回転側磁性部品７からの磁束は磁気検出素子３ａ，３ｂの側面から導入され、上下対称に通過するため、磁気検出素子３ａ，３ｂで検出される出力の増減方向は同方向となる。
【００４５】
図１０に示されるように、回転角度に対する磁気検出素子３ａ，３ｂの出力電圧の変化を各々、回転角度１８０°における出力電圧に対する電圧比で示すと、磁気検出素子３ａ，３ｂの出力電圧は回転基準位置で最大となる。このように、連結軸２（出力軸）の回転角度と磁気検出素子３ａ，３ｂの各出力Ｖiについては、連結軸２（出力軸）の回転角度が０度のとき最大となり、回転角度が正負のどちらに振れても減少する。つまり、出力Ｖiが最大値になったとき、或いは所定の閾値を超えたときに、出力軸（連結軸２）が回転基準位置にあると判定でき、回転基準位置検出部５は回転基準位置を検出することができる。
【００４６】
次に、トルク検出と回転基準位置検出を同時に行う動作を説明する。
【００４７】
本発明のトルクインデックスセンサ１は、トルク検出部４の磁気検出素子３ａ，３ｂを利用して、回転基準位置検出用の信号が得られるようにしたものである。前述のように、トルクに対する磁束の変化は、磁気検出素子３ａ，３ｂで逆向きに検出される。一方、回転基準位置の磁束の変化は、磁気検出素子３ａ，３ｂで同じ向きに検出される。これにより、磁気検出素子３ａ，３ｂの出力の差からはトルクを表す信号が得られ、出力の和からは回転基準位置検出用の信号が得られる。
【００４８】
すなわち、図示しない演算部において、２つの磁気検出素子３ａ，３ｂの出力を用いて下式（１）及び下式（２）の演算を行うことにより、トルクに係る出力Ｖtと回転基準位置に係る出力Ｖiを得ることができる。
【００４９】
【数１】
0005480758.tif 000002
【００５０】
ただし、Ｖ1、Ｖ2は、磁気検出素子３ａ，３ｂの出力である。連結軸２がトルクを受けていない中立状態であって、かつ、連結軸２（出力軸）が回転基準位置から遠い状態（回転基準位置から１８０°回転した状態）のときの出力Ｖ1、Ｖ2の値をオフセット値Ｖoffとする。
【００５１】
このように、２つの磁気検出素子３ａ，３ｂの出力Ｖ1、Ｖ2の差を取って、その１／２からオフセット値Ｖoffを差し引くことにより、トルクに係る出力Ｖtが得られる。トルクは、磁気検出素子３ａ，３ｂの出力の差とトルクの関係を記憶している記憶部（図示せず）の値と、検出された出力の差とを比較することにより得られる。
【００５２】
一方、２つの磁気検出素子３ａ，３ｂの出力Ｖ1、Ｖ2の和の１／２からオフセット値Ｖoffを差し引くことにより、回転基準位置に係る出力Ｖiが得られる。回転基準位置に係る出力Ｖiは、適切な値を閾値にすることにより、連結軸２（出力軸）が回転基準位置にあることを判定することができる。なお、オフセット値Ｖoffは、必要に応じて値を変更してもトルク及び回転基準位置の情報を損なうことはない。このように、磁気検出素子３ａ，３ｂの出力Ｖ1、Ｖ2からトルクに係る出力Ｖtと回転基準位置に係る出力Ｖiを導き、トルクと回転基準位置を検出することができる。
【００５３】
以上説明したように、本発明のトルクインデックスセンサ１は、磁気検出方向を逆向きにした一対の磁気検出素子３ａ，３ｂの間の下方で、かつ、連結軸２の周方向に同一の磁極が対向するように設けられた一対の磁石６と、一対の磁石６と一対の磁気検出素子３ａ，３ｂの間に位置し、連結軸２と一体に回転するように設けられ、回転基準位置で一対の磁石６の磁路を形成するための回転側磁性部品７と、一対の磁気検出素子３ａ，３ｂの間に回転側磁性部品７からの磁束を一対の磁気検出素子３ａ，３ｂに均等に流すための固定側磁性部品８とで回転基準位置検出部５を構成している。これにより、トルクセンサとインデックスセンサの機能を併せ持ったトルクインデックスセンサ１を実現できる。また、本発明のトルクインデックスセンサ１によれば部品点数の削減が可能であり、コストの低減を図ることが可能である。さらに、トルクセンサとインデックスセンサとを併設した場合と比べて、コンパクト化に寄与することが可能である。
【００５４】
また、本発明のトルクインデックスセンサ１の回転基準位置検出部５の構造は非接触式なので、従来の機械式操舵角センサのように歯車を必要とせず、部品が摩耗する問題が発生しない。
【００５５】
さらに、回転側磁性部品７、固定側磁性部品８ともに単純な構造であり、加工が容易であるため、製造コストを低減できる。
【００５６】
さらにまた、固定側磁性部品８の形状を、一対の磁気検出素子３ａ，３ｂの中間で、かつ、回転側磁性部品７の回転軌道の上方に設けられる縦延出部３１と、縦延出部３１の上端部で上部の集磁リング９ａに沿って一対の磁気検出素子３ａ，３ｂ上に延出された第１の横延出部３２と、第１の横延出部３２の下方で、２つの磁気検出素子に向かって第１の横延出部３２と平行に、かつ、第１の横延出部３２より短く形成された第２の横延出部３３とからなる形状とすることで、磁気検出素子の検知部１３ａ，１３ｂを通過する磁束を等しく、磁束の変化を同じ向きに検出することができる。これに対し、トルクによる磁束の変化は検出される出力の増減方向が逆向きになるので、トルクによる出力と回転基準位置における出力とは分けて検出できる。従って、図１０に示したグラフの２つの線のように、回転基準位置の検出において、一対の磁気検出素子３ａ，３ｂの連結軸２（出力軸）の回転による応答を同じにすることが出来、正確な回転角の検知に寄与することが可能となる。
【００５７】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００５８】
例えば、上記実施の形態では、インデックス用の一対の磁石６を、同一の磁極が対向するように一直線上に設ける（正面視で一対の磁気検出素子３ａ，３ｂの中間を通る直線に対し、一対の磁石６を結ぶ直線が直交するように設ける）場合を説明したが、これに限らず、一対の磁石６を一直線上に設けずに、図１１（ａ）に示されるように、正面視で一対の磁気検出素子３ａ，３ｂの中間を通る直線に対し左右対称に傾けて設けてもよい。
【００５９】
さらに、図１１（ｂ）に示されるように、一対の磁石６の間に、新たに回転側磁性部品７に磁束を誘導するための磁石間磁性部品１１を配置してもよい。このように磁石間磁性部品１１を配置することにより、磁束を磁石間磁性部品１１に集めることが出来るので、回転側磁性部品７を通過する磁束を増加することができ、結果的に磁気検出素子３ａ，３ｂに磁束を通過しやすくすることが出来る。
【００６０】
また、上記実施の形態では、一対の磁気検出素子３ａ，３ｂを１箇所に設けたが、一対の磁気検出素子３ａ，３ｂ（磁気検出素子ペア）を複数箇所に設けても良い。この場合、固定側磁性部品８と一対の磁石６は、いずれかの一対の磁気検出素子３ａ，３ｂ（磁気検出素子ペア）の一箇所に設ければよい。
【符号の説明】
【００６１】
１  トルクインデックスセンサ
２  連結軸
３ａ，３ｂ  磁気検出素子
４  トルク検出部
５  回転基準位置検出部
６  一対の磁石
７  回転側磁性部品
８  固定側磁性部品
９ａ，９ｂ  集磁リング
１０ａ，１０ｂ  近接部
５０  回転軸
【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図８】
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